[发明专利]利用线结构光传感器定位圆柱体位置的方法及其用途

权利要求书

1.一种利用线结构光传感器定位圆柱体位置的方法，标准状态下，所述圆柱体垂直设置于安装位置，所述线结构光传感器、圆柱体和安装位置之间的相对位置固定；所述线结构光传感器坐标系与全局坐标系之间的转换关系已知；

其特征在于，包括以下步骤：

1)所述线结构光传感器向所述圆柱体的侧表面投射线激光，并采集图片；提取所述图片中的光条图像，将光条图像上所有点坐标从线结构光传感器坐标系转换到全局坐标系；

2)当圆柱体在标准状态时的轴线与全局坐标系xoy平面不垂直时，预先构建圆柱体坐标系，以标准状态下圆柱体的底面为圆柱体坐标系的xoy平面，同状态下圆柱体的轴线方向为z轴；将光条图像中所有点投影到圆柱体坐标系的xoy平面，利用圆弧段点坐标拟合圆I，求取圆柱体坐标系下的圆I的圆心坐标；利用圆柱体坐标系与全局坐标系之间的旋转平移转换关系，获取圆I的圆心坐标在全局坐标系下的坐标值；将光条直线段部分的点在全局坐标系下的z方向的中值作为圆I的圆心z值，得到代表圆柱体位置的坐标。

2.如权利要求1所述利用线结构光传感器定位圆柱体位置的方法，其特征在于：利用圆弧段点坐标拟合圆的方法为：

①将圆弧段两个端点中任意一点作为种子点；

②依据种子点进行N个最近邻检索，分别计算N个点与种子点之间的距离，判断距离值是否均小于预设值：

③若是，则将这N个点存储，并选择前一次存储点中距种子点最远的点作为新的种子点，继续进行步骤②；

若否，则把各距离值小于预设值的点存储为一段光条段；并在距离值大于预设值的点中选择距离前一种子点最近的点为新的种子点，进行步骤②，把再次满足条件的点存入新的光条段；直至遍历完整个圆弧段，将其分割成N段光条段；

④对比所有光条段，将点云数量大于预设数量的光条段记为新的圆弧段点，剔除其他光条段，利用新的圆弧段点进行圆弧拟合。

3.如权利要求2所述利用线结构光传感器定位圆柱体位置的方法，其特征在于：对新的圆弧段点采用权利要求2中相同方法进行筛选，第二次筛选时点与种子点之间距离的预设值大于第一次设置的预设值，把光条段点云数量/点云总数量大于预设值的光条段作为最终的圆弧段，利用最终的圆弧段点进行圆弧拟合。

4.如权利要求1所述利用线结构光传感器定位圆柱体位置的方法，其特征在于：所述线结构光传感器坐标系与全局坐标系之间的转换关系通过以下方法获得：

a、将标准球摆在至少五个不同位置，且任意四个位置不同面；

b、使用跟踪仪确定各标准球在全局坐标系下的坐标；利用线结构光传感器获取在标准球在其坐标系下的坐标；

c、依据同名点计算线结构光传感器坐标系与全局坐标系之间的旋转、平移转换关系。

5.如权利要求1所述利用线结构光传感器定位圆柱体位置的方法，其特征在于：所述圆柱体坐标系与全局坐标系之间的旋转平移转换关系通过以下方法获得：

以圆柱体底面所在平面与全局坐标系x轴的交点为原点，圆柱体底面所在平面与全局坐标系x轴、z轴交点的连线与圆柱体坐标系的x轴方向平行；圆柱体的轴线方向为z轴，依据右手定则确定y轴；通过几何关系，计算获取圆柱体坐标系与全局坐标系之间的旋转平移转换关系。

6.如权利要求1所述利用线结构光传感器定位圆柱体位置的方法，其特征在于：所述圆柱体为销柱、螺柱、螺钉、或圆柱状孔。

7.如权利要求6所述利用线结构光传感器定位圆柱体位置的方法，其特征在于：所述圆柱体的直径为线结构光传感器中相机视场的1/10～1/2。

8.如权利要求1所述利用线结构光传感器定位圆柱体位置的方法的用途，其特征在于：

利用如权利要求1所述方法获取两个或多个代表待测圆柱体位置的坐标，按需计算距离或相对位置，与预设值比对后获得圆柱体位置状态、或位置偏差、或位姿调整方法。